INFORME FINAL DE PASANTÍA
“Modelamiento Espacial, en la Elaboración de Mapas para el Departamento del Cauca, Sobre Riesgo Agroclimático por Inundaciones (Escala 1:25.000) y Sequía a Escala 1:100.000”.
INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI – IGAC.
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN INFORMACIÓN GEOGRÁFICA – CIAF.
Estudiante:
CARLOS ANDRÉS PEÑALOZA FORERO. COD. 20061010018.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS. FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES.
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA FORESTAL.
Fecha:
“Modelamiento Espacial, en la Elaboración de Mapas para el Departamento del Cauca, Sobre Riesgo Agroclimático por Inundaciones (Escala 1:25.000) y Sequía a Escala 1:100.000”.
INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI – IGAC.
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN INFORMACIÓN GEOGRÁFICA – CIAF.
Estudiante:
CARLOS ANDRÉS PEÑALOZA FORERO. COD. 20061010018.
Director externo:
HÉCTOR MAURICIO RAMÍREZ DAZA. Ing. Forestal. Msc. Geografía.
Director interno:
JUAN CARLOS ALARCÓN HINCAPIÉ. Ing. Catastral. Profesor Asociado.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS. FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES.
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA FORESTAL.
Fecha:
“La Fortuna rechaza los ruegos de los cobardes”
AGRADECIMIENTOS
Con todo mi cariño, a mi querida Señora Madre María Forero, quien me apoyó incondicionalmente, y a cada momento, para el logro de ésta meta.
Deseo expresar mis agradecimientos, a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y al proyecto curricular de Ingeniería Forestal junto a sus excelentes docentes; por otra parte, a todos y cada uno de los integrantes del Grupo de Percepción Remota y Aplicaciones geográficas del Centro de Investigación y Desarrollo en Información Geográfica – CIAF, por su compañerismo y conocimientos brindados, durante la realización de las prácticas, en especial al Ing. MSc. Héctor Mauricio Ramírez Daza y al Ing. MSc. Jaime Silva, por haberme dado la oportunidad, el gusto y el privilegio, de realizar éste trabajo de grado, en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
También a la Subdirección de Agrología del IGAC, por el préstamo de material técnico, concerniente a los municipios de estudio del presente trabajo.
NOTA DE ACEPTACIÓN
________________________________________ Jurado:
GERMÁN HURTADO PEÑA. Ing. Forestal.Consultor Catedrático
________________________________________ Director interno:
JUAN CARLOS ALARCÓN H. Ing. Catastral. Profesor Asociado. ________________________________________
Director externo:
HÉCTOR MAURICIO RAMÍREZ DAZA. Ing. Forestal. MSc. Geografía.
________________________________________ Jurado:
ORLANDO RIAÑO MELO. Ing. Sistemas. MSc. Geomátíca.
CALIFICACIÓN: _______________________
CALIFICACIÓN: _______________________
“Modelamiento Espacial, en la Elaboración de Mapas para el Departamento del Cauca, Sobre Riesgo Agroclimático por Inundaciones (Escala 1:25.000) y Sequía a Escala 1:100.000”.
ABSTRACT
The work shows, the technical support provided to the group CIAF, Remote Sensing during the practices in Institute Geographic Agustín Codazzi - IGAC, in the implementation of technical assistance project to CORPOICA in remote sensing, spatial analysis and modeling, of Cauca department for three priority municipalities: El Tambo, Patía (El Bordo) and Mercaderes; about threat of drought on a scale of 1:100,000 and the dynamic expansion and contraction of water bodies to scale 1:25,000, by the digital image processing of remote sensing and using spectral indices. In addition the analysis of the information obtained is supplemented, with a Multitemporal Study, from 1990 to 2014, by Landsat Satellite Images, to evaluate soil cover; and finally, maps is performed, scale 1:100.000, suggesting forest species to be implemented in the areas affected by drought, according to the characteristics of: relief, slope, climate, geology, coverage, soil, capacity and uses of soil, for each of the aforementioned municipalities of Cauca. Key Words: Dynamic Water, Index Normalized Difference Vegetation, Study Multitemporary, Forest Species.
RESUMEN
El trabajo muestra, el apoyo técnico, brindado al grupo de Percepción Remota del CIAF, durante las prácticas realizadas en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC, en la ejecución del proyecto de asistencia técnica a CORPOICA en percepción remota, análisis y modelamiento espacial, del departamento del Cauca, para tres municipios priorizados, siendo estos: El Tambo, Patía (El Bordo) y Mercaderes; sobre la amenaza de sequía a escala 1:100.000 y la dinámica de expansión y contracción de cuerpos de agua a escala 1:25.000, mediante el procesamiento digital de imágenes de sensores remotos y el empleo de índices espectrales. Además se complementa el análisis de la información obtenida, mediante un Estudio Multitemporal, del año 1990 al año 2014, por medio de Imágenes Satelitales Landsat para evaluar la cobertura terrestre; y por último, se efectúan salidas cartográficas, a escala 1:100.000, sugiriendo especies forestales a ser implementadas, en las zonas afectadas por sequía, de acuerdo a las características de: relieve, pendiente, clima, geología, cobertura, suelos, capacidad y usos del suelo, para cada uno de los municipios mencionados del departamento del Cauca.
TABLA DE CONTENIDO
3.1. FASE DE PRE-PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: ... 5
3.1.1. Etapa de búsqueda y selección de información geoespacial. ... 5
3.1.2. Etapa de corrección de imágenes... 5
3.2. FASE DE PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN GEOESPACIAL: ... 5
3.2.1. Etapa de cálculo de índices espectrales e interpretación visual. ... 6
3.3. FASE DE POS-PROCESAMIENTO: ... 7
3.3.1. Etapa de análisis de resultados. ... 7
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS ... 8
4.1. RESULTADOS SOBRE DINÁMICA HÍDRICA: ... 8
4.4.1. EL TAMBO: ... 10
4.4.2. PATÍA (EL BORDO): ... 13
4.4.3. MERCADERES: ... 18
4.2. ANALISIS DE RESULTADOS SOBRE DINÁMICA HÍDRICA: ... 23
4.2.1. EL TAMBO: ... 24
4.2.2. PATÍA (EL BORDO): ... 26
4.2.3. MERCADERES: ... 27
4.3. RESULTADOS SOBRE SEQUÍA: ... 29
4.3.1. EL TAMBO: ... 31
4.3.2. PATÍA (EL BORDO): ... 34
4.3.3. MERCADERES: ... 36
4.4. ANALISIS DE RESULTADOS SOBRE SEQUÍA: ... 38
4.4.1. EL TAMBO: ... 39
4.4.2. PATÍA (EL BORDO): ... 41
4.4.3. MERCADERES: ... 42
4.5. RESULTADOS DEL ESTUDIO MULTITEMPORAL MEDIANTE IMÁGENES SATELITALES: ... 43
4.5.1. EL TAMBO: ... 45
4.5.2. PATÍA (EL BORDO): ... 48
4.6. ANÁLISIS SOBRE EL ESTUDIO MULTITEMPORAL MEDIANTE IMÁGENES SATELITALES: ... 54
4.6.1. EL TAMBO: ... 55
4.6.2. PATÍA (EL BORDO): ... 56
4.6.3. MERCADERES: ... 57
4.7. RESULTADOS SOBRE EL MAPA DE ESPECIES FORESTALES POTENCIALES: ... 58
4.7.1. EL TAMBO: ... 60
4.7.2. PATÍA (EL BORDO): ... 62
4.7.3. MERCADERES: ... 64
4.8. ANÁLISIS DE RESULTADOS SOBRE EL MAPA DE ESPECIES FORESTALES POTENCIALES: ... 66
4.8.1. EL TAMBO: ... 67 Tabla 1. Características de las imágenes satelitales empleadas para la dinámica hídrica de cada municipio. ... 8
Tabla 2. Año de la Cartografía Base y porcentaje de Área efectiva disponible para cada imagen. ... 9
Tabla 3. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de El Tambo. ... 10
Tabla 4. Expansión. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 07/01/2003. ... 13
Tabla 5. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 22/07/2010. ... 14
Tabla 6. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 07/01/2003. ... 18
Tabla 7. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio Mercaderes del 31/01/2010. ... 19
Tabla 8. Comparación entre municipios de los resultados totales de la dinámica de agua. ... 23
Tabla 9. Características de las imágenes satelitales empleadas para sequía de cada municipio. ... 29
Tabla 10. Relación entre el área del municipio y la disponibilidad de información en cada imagen. ... 30
Tabla 11. Resultados del grado de sequía para las dos opciones de El Tambo. ... 31
Tabla 12. Resultados del grado de sequía para Patía (El Bordo). ... 34
Tabla 13. Resultados del grado de sequía para Mercaderes. ... 36
Tabla 14. Comparación entre las anomalías por sequía para los municipios del Cauca. ... 38
Tabla 15. Características de las imágenes satelitales utilizadas para el estudio multitemporal. ... 43
Tabla 16. Área efectiva disponible de las imágenes empleadas para la evaluación multitemporal. ... 44
Tabla 17. Coberturas Corine Land Cover obtenidas para el municipio de El Tambo. ... 45
Tabla 19. Coberturas Corine Land Cover obtenidas para el municipio de Mercaderes. ... 51
Tabla 20. Tasa de cambio anual para cada cobertura de los municipios de estudio. ... 54
Tabla 21. Área de reducción y ganancia del estudio multitemporal de cada municipio. ... 54
Tabla 22. Variables de restricción utilizadas como criterio para el establecimiento de las especies. ... 58
Tabla 23. Requerimientos ambientales de las especies potenciales para cada uno de los municipios priorizados del Cauca. ... 59
Tabla 24. Comparación entre las especies de mayor potencialidad y área disponible de los municipios. ... 66
Tabla 25. Software de teledetección usado. ... 74
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Esquema sobre la metodología empleada. ... 4Ilustración 2. Intersección entre la Cartografía Base y el gráfico vectorial obtenido de las Imágenes Satelitales, generando así las áreas de expansión, contracción e invariabilidad hídrica. ... 6
Ilustración 3. Fecha de captura de las imágenes satelitales para los municipios. ... 9
Ilustración 4. Extensión municipios cubiertos por la imagen y sin información por la atmósfera. ... 9
Ilustración 5. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de El Tambo. ... 11
Ilustración 6. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 07/01/2003. ... 14
Ilustración 7. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 22/07/2010. ... 15
Ilustración 8. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 07/01/2003. ... 19
Ilustración 9. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 31/01/2010. ... 20
Ilustración 10. Comparación en hectáreas de la dinámica hídrica de los municipios caucanos. ... 23
Ilustración 11. Presencia de minería a cielo abierto en los Rios Hondo y Cauca del Tambo... 24
Ilustración 12. Comparación con otra imagen reciente y de mayor resolución, de la minería en el Rio Quilacé del Tambo. ... 24
Ilustración 13. Fenómeno de expansión vinculada a arreglos agroforestales en el Tambo. ... 25
Ilustración 14. Tanques piscícolas junto a cuerpos de agua de origen natural en el municipio de El Tambo. ... 26
Ilustración 15. Actividades de minería en el Río Quilacé para el municipio de Patía (El Bordo) 22/07/2010. ... 27
Ilustración 16. Desecación de cuerpos de agua cercanos al Río Patía en el Patía (El bordo) 07/01/2003. ... 27
Ilustración 17. Comparación de la reducción en los cuerpos de agua en la zona entre Monteredondo, Hato Viejo y Sombrerillos en Mercaderes para el 31/01/2010 y 2013. ... 28
Ilustración 18. Zona de contracción hídrica próxima a infraestructuras en Mercaderes 31/01/2010. ... 28
Ilustración 19. Tabla de colores según el porcentaje obtenido del índice DELTA NDVI. ... 29
Ilustración 20. Imágenes y evento de sequía presentado en cada fecha para los municipios. ... 30
Ilustración 21. Comparación en hectáreas de la extensión del municipio, la escena y sin información. ... 30
Ilustración 22. Anomalía por sequía para El Tambo Opción 1. ... 31
Ilustración 23. Anomalía por sequía para El Tambo Opción 2. ... 31
Ilustración 24. Anomalía por sequía para Patía (El Bordo). ... 34
Ilustración 25. Anomalía por sequía para Mercaderes. ... 36
Ilustración 26. Comparación entre municipios de los resultados totales de la dinámica de agua. ... 38
Ilustración 27. Área de importancia ecológica en el Tambo afectada de anomalía de sequía Severa. ... 39
Ilustración 28. Afectación de grado severo en la parte Sureste de El Tambo. ... 40
Ilustración 30. Comparación entre la desecación hídrica y la anomalía de sequía estable en el mismo mes y año para
Mercaderes del 31/01/2010. ... 42
Ilustración 31. Fecha de las imágenes del estudio multitemporal para cada municipio. ... 44
Ilustración 32. Comparación entre el Área efectiva de las imágenes para la evaluación multitemporal. ... 44
Ilustración 33. Comparación de las Zonas Urbanizadas identificadas para El Tambo. ... 45
Ilustración 34. Comparación de las Zonas Urbanizadas identificadas para Patía (El Bordo). ... 48
Ilustración 35. Comparación de las Zonas Urbanizadas identificadas para Mercaderes. ... 51
Ilustración 36. Comparación entre las coberturas de estudio para El Tambo. ... 55
Ilustración 37. Comparación entre las coberturas de estudio para Patía (El Bordo). ... 56
Ilustración 38. Comparación entre las coberturas del estudio multitemporal para Mercaderes. ... 57
Ilustración 39. Especies potenciales y área disponible del municipio El Tambo. ... 60
Ilustración 40. Especies potenciales y área disponible del municipio de Patía (El Bordo). ... 62
Ilustración 41. Especies potenciales y área disponible del municipio de Mercaderes. ... 64
INDICE DE MAPAS
Mapa 1. Dinámica hídrica del Tambo, imágenes 402027000000209 y 402027000000210 – (Fecha 31/01/2010). .... 12Mapa 2. Dinámica hídrica del Patía (El Bordo), Imagen 402021000000025 – (Fecha 7/1/2003). ... 16
Mapa 3. Dinámica hídrica del Patía (El Bordo), Imagen 402027000000314 – (Fecha 22/07/2010). ... 17
Mapa 4. Dinámica hídrica de Mercaderes, Imagen 402021000000025 – (Fecha 07/01/2003). ... 21
Mapa 5. Dinámica hídrica de Mercaderes, Imagen 402027000000211 – (Fecha 31/01/2010). ... 22
Mapa 6. Anomalía de Sequía para El Tambo, imágenes Landsat comparadas Niño-Normal Opción 1. (Fechas
Mapa 9. Anomalía de Sequía para Mercaderes, imágenes Landsat comparadas Niño-Normal (Fechas 29/01/2010-22/01/1990). ... 37
Mapa 10. Cobertura del Municipio de El Tambo, imagen LE70090582001236EDC00 - (Fecha 24 de Agosto del 2001). ... 46
Mapa 11. Cobertura del Municipio de El Tambo, imagen LC80090582014232LGN00 - (Fecha 20 de Agosto del 2014). ... 47
Mapa 12. Cobertura del Municipio de Patía (El Bordo), imagen LE70090592001236EDC00 - (Fecha 24 de Agosto del 2001). ... 49
Mapa 13. Cobertura del Municipio de Patía (El Bordo), imagen LC80090592014232LGN00 - (Fecha 20 de Agosto del 2014). ... 50
Mapa 14. Cobertura del Municipio de Mercaderes, imagen LT40090591990206XXX02 - (Fecha 25 de Julio de 1990). ... 52
Mapa 15. Cobertura del Municipio de Mercaderes, imagen LE70090592010021EDC00 - (Fecha 21 de Junio del 2010). ... 53
Mapa 16. Mapa de especies forestales potenciales para el municipio priorizado de El Tambo. ... 61
Mapa 17. Mapa de especies forestales potenciales para el municipio priorizado de Patía (El Bordo). ... 63
Mapa 18. Mapa de especies forestales potenciales para el municipio priorizado de Mercaderes. ... 65
Mapa 19. Relieve del municipio de El Tambo. ... 75
Mapa 20. Relieve del municipio de Patía (El Bordo). ... 76
Mapa 21. Relieve del municipio de Mercaderes. ... 77
Mapa 23. Mapa de pendientes del municipio de Patía (El Bordo). ... 79
Mapa 24. Mapa de pendientes del municipio de Mercaderes... 80
Mapa 25. Mapa climático del municipio de El Tambo. ... 81
Mapa 26. Mapa climático del municipio de Patía (El Bordo). ... 82
Mapa 27. Mapa climático del municipio de Mercaderes. ... 83
Mapa 28. Mapa geológico del municipio de El Tambo. ... 84
Mapa 29. Mapa geológico del municipio de Patía (El bordo). ... 85
Mapa 30. Mapa geológico del municipio de Mercaderes. ... 86
Mapa 31. Mapa de suelos para el municipio de El Tambo. ... 87
Mapa 32. Mapa de suelos para el municipio de Patía (El Bordo). ... 88
1
1.
INTRODUCCIÓN
El país en los últimos años, ha vivido un recrudecimiento en su variabilidad climática, como lo manifestado en el 2010 y 2011, donde el fenómeno invernal de la Niña por su magnitud e intensidad, ocasionó inundaciones y remociones en masa históricas (CEPAL. & BID, 2012); por otra parte, eventos como la sequía, acaecida durante 1997 y 1998, por efecto del fenómeno de El Niño, causante de desabastecimiento hídrico, incendios, muerte tanto de fauna silvestre como doméstica y además pérdidas económicas al sector agrícola y pecuario del país (UNGRD, 2014); constituyen una de las mayores amenazas, para la población que habita, las zonas más vulnerables del territorio colombiano.
Esta problemática tiene gran impacto para muchos departamentos colombianos, entre los que se cuenta el departamento del Cauca, donde en municipios como el Patía, aumentan los niveles de pobreza como consecuencia de los fenómenos de sequía, causantes de la disminución productiva de los suelos y de las tierras disponibles para realizar labores, principalmente de tipo agrícola (INCODER, 2012), a su vez actividades como la ganadería extensiva, incrementan la incidencia de erosión del suelo; por tal motivo, es preciso contar con bases de datos geoespaciales, que contribuyan a la toma de decisiones, y a la planificación del territorio, especialmente de las zonas más vulnerables, frente a éstos fenómenos naturales.
Con tal necesidad, el Gobierno colombiano crea en el año 2011, el Fondo Adaptación, para la recuperación, reconstrucción y reactivación socioeconómica de zonas afectadas, por el fenómeno de La Niña del 2010 y 2011; para éste propósito, con la orden de servicios 4386, es encomendado al Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), como entidad pública encargada de generar la información agrologica, catastral y geográfica oficial del país; mediante su Centro de Investigación y Desarrollo en Información Geográfica (CIAF), dar apoyo técnico en percepción remota, análisis y modelamiento espacial, para inundaciones a escala 1:25.000 y para sequía a escala 1:100.000, en la generación de mapas de riesgo agroclimático por parte de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA).
2
En este escrito se expone, la descripción de la metodología empleada, seguida de los resultados obtenidos y de los análisis realizados, para cada uno de los municipios priorizados del Cauca; se presenta en primera medida la cuantificación y espacialización de la dinámica hídrica durante fenómenos de La Niña y de El Niño, en relación a épocas con condiciones normales o promedio, es decir sin fenómenos de sequía ni invernal; posteriormente se muestran datos derivados de una categorización obtenida al comparar Índices de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), para años con fenómeno de El Niño, respecto a otros años sin dicho fenómeno climático.
Con estos resultados obtenidos, del apoyo técnico brindado al proyecto del grupo de Percepción Remota y aplicaciones Geográficas del CIAF, en su asistencia técnica a CORPOICA, surgió la necesidad de contemplar otras variables, con el propósito de efectuar un análisis más amplio y formular recomendaciones, para los municipios de estudio; decidiéndose por iniciativa propia, complementar dicha información derivada del apoyo al proyecto, mediante la realización de un Estudio Multitemporal, en las mismas épocas de evaluación de sequía: del año 1990 al año 2010 para el municipio de Mercaderes, y del año 2001 al 2014 para los municipios de El Tambo y Patía (El Bordo), por medio de Imágenes Satelitales Landsat 4, 7 y 8.
3
2.
OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Apoyar técnicamente, al grupo de Percepción Remota y aplicaciones Geográficas del Centro de Investigación y Desarrollo en Información Geográficas (CIAF), en la ejecución del proyecto de asistencia técnica a la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA) en lo concerniente a percepción remota, análisis y modelamiento espacial para el departamento del Cauca, con el fin de elaborar mapas de riesgo agroclimático por parte de la Corporación.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Realizar el análisis de la dinámica de expansión y contracción de cuerpos de agua a escala 1:25.000, a partir de imágenes de sensores remotos, en las áreas priorizadas por CORPOICA, para el departamento del Cauca.
2. Efectuar análisis sobre la amenaza por sequía a escala 1:100.000, a partir de la utilización de índices espectrales derivados del procesamiento de imágenes de sensores remotos, para la distribución espacial y severidad de las sequías en la vegetación, en los tres municipios priorizados por CORPOICA.
3. Realizar un estudio multitemporal del año 1990 al año 2010 para el municipio de Mercaderes, y del año 2001 al 2014 para los municipios de El Tambo y Patía (El Bordo), mediante el uso de Imágenes Satelitales tipo Landsat; para determinar los cambios en la cobertura, de los municipios priorizados del departamento del Cauca.
4
3.
METODOLOGÍA
Ilustración 1. Esquema sobre la metodología empleada.
METODOLOGÍA.
Búsqueda Imágenes LANDSAT: 5,7 y 8FASE 1: PREPROCESAMIENTO
5
3.1. FASE DE PRE-PROCESAMIENTO DE IMÁGENES:
Esta fase consistió en la búsqueda de información espacial, en el Banco Nacional de Imágenes (BNI) del Instituto, de acuerdo a fechas determinadas por CORPOICA, elegidas bajo el criterio de Índice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI); el cual es un indicador, que basado en datos obtenidos en estaciones meteorológicas, principalmente con la precipitación y la temperatura, mide la sequía expresada con valores negativos, mientras que las condiciones de
humedad presentan números positivos.
Dichas imágenes, fueron empleadas en la evaluación de la dinámica hídrica, para comparar las superficies de agua, en fenómeno de sequía e invernal, respecto a la Cartografía Base Oficial a escala 1:25.000 obtenida en épocas sin fenómeno. Por otra parte, para evaluar las condiciones secas, se obtuvieron imágenes satelitales tipo Landsat, en el web site del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS); de manera semejante, según fechas elegidas por la Corporación, de un año seco, y un año neutro o sin fenómeno de El Niño, para ser luego cotejados sus Índices de
Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), mediante procesamiento digital de imágenes.
3.1.1. Etapa de búsqueda y selección de información geoespacial.
I. Obtención de las imágenes Landsat 5, 7 y 8 de la pagina:
http://earthexplorer.usgs.gov/; y solicitud de las imágenes RapidEye y Spot, según su
disponibilidad en el BNI: http://bni.igac.gov.co/home/srv/es/main.home; y solicitud de la Cartografía Base Oficial, del departamento del Cauca a escala 1:25.000.
3.1.2. Etapa de corrección de imágenes.
I. Corrección geométrica con el software ILWIS, mediante Puntos de control sobre las imágenes empleadas, para evaluar la dinámica hídrica.
II. Correcciones atmosféricas mediante el módulo ATCOR del softwarePCI Geomática, a las imágenes Landsat, para la evaluación de sequía y para el estudio multitemporal.
3.2. FASE DE PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN GEOESPACIAL:
La siguiente fase constituyo, la valoración de la dinámica hídrica, aplicando Clasificación supervisada, principalmente con el método de Máxima Probabilidad, empleando software como:
6
3.2.1. Etapa de cálculo de índices espectrales e interpretación visual.
I. Se realizó el enmascaramiento para bruma, sombras y nubes, mediante algoritmo de bandas usando el software PCI Geomática y el control visual con el software Arc GIS, sobre el Área efectiva de cada imagen, tanto para la evaluación de dinámica de agua como para sequía.
II. Con la discriminación de los cuerpos de agua y redes hídricas, y la obtención de sus gráficos vectoriales de cada imagen satelital, junto a la identificación de topónimos, se procedió a realizar la comparación, con el vector de la Cartografía Base a escala 1:25.000, mediante la intersección entre dichos vectores. La (Ilustración 2) muestra más en detalle, lo descrito anteriormente.
Ilustración 2. Intersección entre la Cartografía Base y el gráfico vectorial obtenido de las Imágenes Satelitales, generando así las áreas de expansión, contracción e invariabilidad hídrica.
III. Para la evaluación de sequía, se procedió a calcular el NDVI, que relaciona los Niveles digitales (ND) del Rojo (R) e Infrarojo cercano (IRC), tal como se muestra:
NDVI = ((IRC - R)/ (IRC + R)). (Rouse et al., 1974)
IV. Posteriormente, para continuar con la evaluación de sequía, se calculó la relación Delta de Vegetación de Diferencia Normalizada (DELTA NDVI), para todas las imágenes satelitales Landsat; y así obtener la comparación digital, entre el NDVI de las imágenes de año neutro respecto al NDVI de las de fenómeno El Niño, para finalmente clasificar en porcentaje, la anomalía de sequía (Anexo 7.1).
DELTA NDVI = (NDVI Sequía/ NDVI Normal)*100 - 100. (IGAC, 2014)
1:8.000
00,050,1 0,2 0,3 0,4 Km
7 3.3. FASE DE POS-PROCESAMIENTO:
En esta última fase, se relacionaron los resultados derivados de la dinámica de agua y sequía, con un estudio multitemporal mediante Imágenes Satelitales Landsat 4, 7 y 8, todas con resolución espacial de 30 m; además, se propuso un Mapa de especies potenciales, para los municipios, en las zonas afectadas por anomalía de sequía tipo Severa y Moderada, junto a los requerimientos ambientales de las especies.
3.3.1. Etapa de análisis de resultados.
I. Se realizó la organización de las salidas cartográficas, derivadas de la dinámica hídrica y de la evaluación de sequía; para su respectivo análisis cualitativo y cuantitativo, sobre la expansión-contracción hídrica y sobre las anomalías de sequía, obtenidas del procesamiento de imágenes.
II. Se categorizó la cobertura según la metodología Corine Land Cover Colombia (CLC), mediante varios métodos de Clasificación Supervisada, especialmente el de Máxima Probabilidad, además de interpretación visual, obteniendo seis clases:
1. Territorios Artificializados:
3. Bosques y Áreas Naturales: 3.1. Bosques
3.2. Áreas con vegetación herbácea y/o arbustiva 3.3. Áreas abiertas sin o con poca vegetación.
Posteriormente, se contrastaron las áreas obtenidas, según las fechas elegidas coincidentes con los años del índice DELTA NDVI aplicado; y finalmente, se empleó la relación propuesta por la FAO, (1996) para determinar la Tasa de Cambio Anual (TDA) de la cobertura:
TDA = (S2/ S1)1/n – 1.
Donde S1 y S2 son las superficies de la cobertura, con su fecha inicial y final respectivamente, y n es el número de años entre ambas fechas.
8
4.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
4.1. RESULTADOS SOBRE DINÁMICA HÍDRICA:
OBJETIVO:
1. Realizar el análisis de la dinámica de expansión y contracción de cuerpos de agua a escala 1:25.000, a partir de imágenes de sensores remotos, en las áreas priorizadas por CORPOICA, para el departamento del Cauca.
META:
Salidas cartográficas y base de datos geoespaciales en formato digital, sobre los resultados del procesamiento de imágenes realizado para inundación; además del análisis, espacialización y cuantificación, del comportamiento evidenciado sobre la expansión, contracción y desecación hídrica, de cada uno de los municipios priorizados por CORPOICA para el departamento del Cauca.
Se emplearon un total de cinco imágenes, procedentes de los satélites: Spot y RapidEye, disponibles en el Banco Nacional de Imágenes del IGAC, para realizar el análisis de la dinámica de expansión y contracción de cuerpos de agua y márgenes hídricas; las imágenes señaladas por CORPOICA, correspondieron a los años 2003 y 2010, de las cuales una imagen solamente, coincidió con fenómeno de La Niña, las restantes fueron de evento El Niño (Ilustración 3). Las características principales de cada una de ellas se resumen en la (Tabla 1).
Tabla 1. Características de las imágenes satelitales empleadas para la dinámica hídrica de cada municipio.
A continuación se muestran las fechas de captura, de la totalidad de imágenes satelitales implementadas, de cada uno de los municipios, resaltando en color azul la imágen de satélite correspondiente al evento La Niña y en color amarillo, las correspondientes al fenómeno de El Niño:
ESPACIAL(m) ESPECTRAL (Bandas)
1 402027000000209 Niño RapidEye 2 Imágenes (7, 7) 1-3 y la otra 1-5
2 402027000000210 Niño RapidEye 6, 6 1-3
3 402027000000314 22/07/2010 Niña RapidEye 7, 7 1-3
4 402021000000025 07/01/2003 Niño Spot 5, 5 y 10, 10 2 Imágenes (1-4)
5 402027000000211 31/01/2010 Niño RapidEye 6, 6 1-3
6 402021000000025 07/01/2003 Niño Spot 5, 5 y 10, 10 2 Imágenes (1-4)
9
Ilustración 3. Fecha de captura de las imágenes satelitales para los municipios.
No fue posible obtener un cubrimiento total por parte de las imágenes satelitales, para la mayoría de los municipios, debido a la disponibilidad de las mismas en el BNI del IGAC; para el municipio de Patía (El Bordo), se pudo contar con la mayor Área efectiva, o sea el área del municipio en la escena sin presencia de nubes, sombras y/o bruma densa, siendo ésta superficie del 96,1% para la imagen del 22/07/2010 y 95,1% para la del 07/01/2003, para Mercaderes de 39,7% para el 31/01/2010 y 65,1% con la 07/01/2003, mientras que para El Tambo fue de 43%. En la (Tabla 2.), se detallan las fechas de captura de la Cartografía Base a escala 1:25.000, la cual fue registrada en años normales o sin fenómeno de La Niña ni de El Niño, periodo comprendido entre los años 2003 a 2010.
Tabla 2. Año de la Cartografía Base y porcentaje de Área efectiva disponible para cada imagen.
Ilustración 4. Extensión municipios cubiertos por la imagen y sin información por la atmósfera.
24/07/1998
Mercaderes EL Tambo Mercaderes Patía(El Bordo) FECHA 07/01/2003 07/01/2003 31/01/2010 31/01/2010 22/07/2010
Fe
22/07/2010 75323,8 100,0 2918,1 3,9 72405,8 96,1
07/01/2003 71667,6 95,1 0,0 0,0 71667,6 95,1
31/01/2010 27661,6 39,7 0,0 0,0 27661,6 39,7
07/01/2003 46019,1 66,1 688,6 1,5 45330,6 65,1
EFECTIVA
MUNICIPIO (Ha) 75323,8 69593,7 273242,5 69593,7 75323,8
MUNICIPIO (Ha En Escena) 71667,6 46019,1 142688,9 27661,6 75323,8
SIN INFORMACIÓN (Ha Por
nubes, sombras y bruma) 0,0 688,6 25192,9 0,0 2918,1
A
(H
10
4.4.1. EL TAMBO:
El municipio cuenta con una extensión total de 273.242 ha, de las cuales 142.689 ha fueron abarcadas por la imagen de satélite, es decir 52,2%, sin embargo ésta área presentó 25.193 ha, o sea un 17,7% de impedimento de visibilidad, por efectos debidos a la atmósfera; siendo caracterizadas en cuanto a márgenes hídricas y espejos de agua, un total de 117.496 ha, es decir un equivalente a 43% de Área efectiva en disposición, para poder realizar la extracción o delimitación de aguas.
Se emplearon dos imágenes del satélite RapidEye, pero que correspondían a una misma fecha, siendo esta del 31/01/2010, las cuales fueron captadas, durante la presencia de fenómeno El Niño (Tabla 1.); estas dos imágenes satelitales, cubrían áreas distintas del mismo municipio, posibilitando así por tanto, la elaboración de un mosaico, con el que se consiguió una única imagen; por otro lado, la Cartografía Base, fue la información considerada como de época normal, ya que fue obtenida en un periodo tipo neutro, con ausencia de fenómeno, durante los años 2006, 2009 y 2010.
A continuación se presentan los datos cuantitativos, acerca de la expansión y contracción hídrica para el municipio, también se muestran la proporción de desecación o desaparición total hídrica, la común o no variable, la cuantificada por la Cartografía Base y la total identificada, sobre el Área efectiva. (Tabla 3).
Tabla 3. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de El Tambo.
N° NOMBRE HIDROGRAFÍA
11Río Quilacé 42,1 83,2 31,1 37,4 52,0 62,6 10,9 13,2
12Río San Joaquín 0,5 2,5 0,0 0,0 2,5 100,0 0,5 18,8
13Rio Sucio 18,7 31,0 8,5 27,4 22,5 72,6 10,2 32,8
14Río Timbio 42,9 94,0 30,4 32,4 63,6 67,6 12,4 13,2
SUBTOTAL El Tambo 160,0 318,6 110,9 34,8 207,8 65,2 138,0 43,3
COMÚN CONTRACCIÓN EXPANSIÓN
11
Ilustración 5. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de El Tambo.
En cuanto a la espacialización de dicho fenómeno, se puede decir que la mayor contracción se presentó en el Río San Joaquín y en uno de sus afluentes tributantes; por otra parte, el municipio presentó una estabilidad, en cuanto a la invariabilidad hídrica, de los cuerpos de agua tipo Lagunas, mientras que la mayor expansión de espejos de agua, se presentó en los Ríos Las Piedras y Rio Sucio.
En definitiva, se identificaron en la única imagen satelital empleada, un total de 249 ha, de las cuales 160 ha fueron comparables, en virtud de su extensión respecto de la Cartografía Base, cuya magnitud sobre el Área efectiva fue de 318,6 ha, ya que en algunos sectores no se presentaba su cuantificación; en lo concerniente a la comparación realizada, se pudo encontrar que no se presentó desecación o desaparición completa de cuerpos hídricos ni de afluentes, en dicha fecha; la contracción hídrica fue de 207,8 ha equivalentes al 65,2% de la Cartografía Base, se mantuvieron igual un total de 110,9 ha equivalentes a 34,8% de superficies de agua, y una expansión de 49,1 ha un 15,4%; por tanto el comportamiento de contracción hídrica, fue la manifestación predominante.
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13
4.4.2. PATÍA (EL BORDO):
Su superficie total tiene una extensión de 75.323,8 ha, fue el municipio con mayor Área efectiva, se usaron dos imágenes satelitales, una con información durante el fenómeno El Niño y otra imagen obtenida en evento La Niña; la primera imagen abarcó sobre la escena un total de 71.667,6 ha, equivalentes al 95,1% respecto del municipio, con ausencia de nubosidad o bruma, que dificultaran la identificación; en cuanto a la otra imagen de fenómeno Niña, se obtuvo un cubrimiento del 100%, aunque se presentó un total de 2918 ha sin información por factores atmosféricos, es decir el 3,9%.
La fecha de la obtención de las imágenes, fue del 07/01/2003 para la correspondiente a la de fenómeno de sequía, y perteneciente al satélite Spot, mientras que la otra imagen obtenida del satélite RapidEye, fue captada el 22/07/2010 durante la época invernal; en cuanto a la Cartografía Base concernió a los años 2003, 2009 y 2010, siendo éstos años neutros o promedio, o sea sin evento La Niña ni El Niño.
Así, con la información de éstas fechas, se pudieron obtener los resultados de dinámica hídrica para el municipio de Patía (El Bordo), fruto de la comparación, de la hidrología base, respecto a la hidrografía obtenida del procesamiento de las imágenes de satélite y de la interpretación visual de éstas; para la fecha del 07/01/2003 o sea, para la fecha de El Niño, se presentó desecación total de cuerpos de agua, los cuales son mostrados en color rojo, tal como se observa en la (Tabla 4), es decir las superficies hídricas en que su contracción fue del 100%, siendo en total para esta fecha de 45,7 ha, de pérdidas de dichas superficies.
Tabla 4. Expansión. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 07/01/2003.
N° NOMBRE HIDROGRAFÍA
2 Madrevieja R 10,9 13,6 8,7 63,8 4,9 36,2 2,3 16,8
3 Madrevieja R (Charco El Horno) 0,0 7,9 0,0 0,0 7,9 100,0 0,0 0,0
4 Pantano 0,2 23,9 0,2 1,0 23,6 99,0 0,0 0,0
5 Río Esmita 0,7 2,6 0,5 19,0 2,1 81,0 0,3 10,0
6 Río Guachicono 70,8 103,0 48,0 46,6 55,0 53,4 22,8 22,1
7 Río Patía 183,6 288,2 148,7 51,6 139,5 48,4 34,9 12,1
8 Río Quilacé 8,4 20,4 8,3 40,8 12,1 59,2 0,1 0,3
9 Río San Jorge 50,0 100,0 30,7 30,7 69,3 69,3 19,3 19,3
SUBTOTAL Patía (El Bordo) 330,2 631,0 250,1 39,6 380,8 60,4 112,7 17,9
COMÚN CONTRACCIÓN EXPANSIÓN
14
Ilustración 6. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 07/01/2003.
Es de resaltar que el Rio Patía y el cuerpo de agua denominado como Madrevieja R, mantuvieron su espejo hídrico, en comparación con la desecación presentada para los demás componentes acuáticos del municipio, para la imagen obtenida durante el año 2003 en sequía; por otra parte, con la imagen del 22/07/2010, es decir de la del fenómeno de La Niña, se pudieron obtener los resultados, que aparecen en la (Tabla 5.), de igual manera los datos en rojo son la desaparición total hídrica siendo ésta de 28,5 ha, comparada con la Cartografía o hidrografía Base:
Tabla 5. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 22/07/2010.
0,0
3 Madrevieja R (Charco El Horno) 0,0 7,9 0,0 0,0 7,9 100,0 0,0 0,0
4 Pantano 0,1 23,9 0,1 0,4 23,8 99,6 0,0 0,0
5 Río Esmita 0,9 2,6 0,8 32,4 1,7 67,6 0,1 2,5
6 Río Guachicono 51,8 103,0 42,4 41,2 60,6 58,8 9,4 9,1
7 Río Patía 214,6 288,2 203,1 70,5 85,1 29,5 11,5 4,0
8 Río Quilacé 14,0 20,4 12,0 58,7 8,4 41,3 2,0 9,9
9 Río San Jorge 47,5 100,0 46,1 46,1 53,9 53,9 1,4 1,4
SUBTOTAL Patía (El Bordo) 343,2 630,9 318,4 50,5 312,5 49,5 58,2 9,2
COMÚN CONTRACCIÓN EXPANSIÓN
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Ilustración 7. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Patía (El Bordo) del 22/07/2010.
De manera similar a la imagen del año 2003 usada para este municipio del Cauca, en éste año 2010 el Rio Patía, mantuvo un área mayor sin variación, comparada con la contracción acaecida; igualmente sucedió para el Rio Quilacé, cuya invariabilidad hídrica, fue mayor que la contracción, contrastando con los demás afluentes y cuerpos hídricos pertenecientes del municipio.
En resumen, fueron identificadas 739,4 ha, para ambas imágenes, tanto de sequía como invernal, de las cuales 637,4 ha fueron contrastadas con las 1.261,9 ha de la Cartografía Base, indicando ya de por sí, la predominancia de un efecto de contracción hídrica, confirmado con las 74,3 ha en total para el municipio de perdida completa o desaparición de espejos de agua; la contracción total, cotejada con la base fue del 693,3 ha, es decir un 54,9%, la expansión hídrica fue tan solo de 104,9 ha o el 8,3%, mientras que no hubo variación en un total de 568,5 ha o sea el 45,1%.
16
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18
4.4.3. MERCADERES:
Este municipio es el menor en extensión, de los tres priorizados para el departamento del Cauca, siendo su área total de 69.593,7 ha, de las cuales fueron analizadas 45.330,6 ha un 65,1% y 27.661,6 ha el 39,7%, de Área efectiva, correspondientes a dos imágenes de satélite, ambas obtenidas durante época de sequía; la primera de ellas abarcó al municipio en 46.019,1 ha o sea el 66,1%, presentando un total de 688,5 ha un 1,5% sin información por nubosidad y bruma densa; mientras que para la otra imagen de satélite empleada, se contó con información total, o sea sin la presencia de factores atmosféricos, que dificultaran la evaluación, no obstante el cubrimiento por parte de la escena, estuvo limitada a un área total de 27.661,6 ha representando una proporción del 39,7%.
Las imágenes empleadas fueron tipo Spot, para la más antigua, con fecha del 07/01/2003 y la imagen satelital con información más reciente, de tipo RapidEye la cual fue obtenida, el 31/01/2010; por otra parte, los años de captura de la Cartografía Base, usada para realizar las comparaciones puntuales para el municipio, fue captada durante épocas normales o promedio, durante los años 2007 a 2010.
Los resultados de dichas comparaciones, obtenidas con la intersección de capas vectoriales, para la fecha del 07/01/2003, son presentados a continuación (Tabla 6); pudiéndose evidenciar, para este año, la mayor contracción de agua, en la Quebrada Las Cabras, las mayores expansiones hídricas en los ríos Sambingo y Patía, donde además en este último afluente, se presentó la mayor invariabilidad en su espejo de agua (73,4%), denominada en la tabla como área común, a estas superficies que se mantuvieron igual.
Tabla 6. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 07/01/2003.
N° NOMBRE HIDROGRAFÍA
2 Quebrada de Morales (Majasea) 2,4 21,5 1,1 5,3 20,3 94,7 1,3 6,1
3 Quebrada Hato Viejo 3,0 22,8 2,2 9,5 20,6 90,5 0,8 3,5
4 Quebrada Las Cabras 0,1 2,2 0,0 1,1 2,1 98,9 0,0 1,9
5 Río Guachicono 1,0 5,4 0,5 8,4 4,9 91,6 0,6 10,5
6 Río Hato Viejo (Patanguejo) 21,1 58,3 17,9 30,8 40,4 69,2 3,2 5,5
7 Río Patía 157,2 131,5 96,5 73,4 35,0 26,6 60,8 46,2
8 Río Sambingo 38,0 46,9 16,8 35,9 30,1 64,1 21,2 45,2
9 Río San Jorge 38,9 120,8 20,8 17,2 100,1 82,8 18,1 15,0
SUBTOTAL Mercaderes 261,9 411,9 155,9 37,8 256,0 62,2 111,1 27,0
COMÚN CONTRACCIÓN EXPANSIÓN
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Ilustración 8. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 07/01/2003.
Por otra parte, con la imagen satelital del 31/01/2010, se presentó desecación completa de cuerpos de agua, siendo esta de 1,4 ha; la mayor invariabilidad hídrica fue para el Rio Guachicono, la mayor contracción para la Quebrada Las Cabras y la mayor expansión para el Rio Sambingo, comportándose de igual manera que en el año 2003, según lo evidenciado en la (Tabla 7).
Tabla 7. Hidrografía identificada, Cartografía Base, e invariabilidad, junto a la Contracción y Expansión para el municipio Mercaderes del 31/01/2010.
0,0
1 Otros Cuerpos Agua 3,9 12,0 3,2 26,9 8,7 73,1 0,7 5,8
2 Quebrada Hato Viejo 10,3 40,8 5,0 12,2 35,8 87,8 5,3 13,0
3 Quebrada Las Cabras 0,4 2,2 0,1 5,5 2,0 94,5 0,2 10,8
4 Río Guachicono 1,8 2,7 1,3 46,5 1,5 53,5 0,5 18,2
5 Río Hato Viejo (Patanguejo) 20,3 58,3 12,2 21,0 46,0 79,0 8,1 13,9
6 Río Mayo 4,4 11,0 3,4 30,6 7,7 69,4 1,0 8,9
7 Río Sambingo 33,7 51,2 18,3 35,8 32,9 64,2 15,3 29,9
8 Río San Jorge 13,2 26,8 10,4 39,0 16,3 61,0 2,7 10,2
SUBTOTAL Mercaderes 87,9 205,0 54,0 26,3 151,0 73,7 52,7 25,7
COMÚN CONTRACCIÓN EXPANSIÓN
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Ilustración 9. Comparación entre la invariabilidad hídrica, la Contracción y Expansión para el municipio de Mercaderes del 31/01/2010.
En definitiva el municipio de Mercaderes, presentó un comportamiento de contracción hídrica, evidenciada con la delimitación de un total de 373,7 ha, de márgenes hídricas y cuerpos de agua, con las dos imágenes satelitales empleadas, comparadas 349,7 ha con 616,9 ha de la hidrografía Base; pudiéndose determinar tal predominio de contracción con 407 ha (66%), en donde están incluidas la desecación o desaparición completa de cuerpos de agua en 1,4 ha, la invariabilidad fue de 209 ha (34%), y la expansión apenas de 139,8 ha (22,7%).
A continuación, se presentan las salidas cartográficas obtenidas, en lo concerniente a la dinámica de márgenes hídricas y espejos de agua, obtenidas para el municipio priorizado de Mercaderes. (Mapas 4 y 5).
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4.2. ANALISIS DE RESULTADOS SOBRE DINÁMICA HÍDRICA:
A continuación se presenta el análisis de los resultados obtenidos, para cada uno de los municipios; de manera general, se observó una importante contracción hídrica, en la comparación puntual realizada, de los años 2003 y 2010, en relación a la Cartografía Base, (Tabla 8), la desecación se presentó solo en los municipios de: Patía (El Bordo) mayor en fenómeno de sequía que en época invernal, y en Mercaderes.
Esta reducción hídrica, se explica en parte a que todas las imágenes satelitales empleadas, correspondieron a fenómeno de El Niño o de sequía, no obstante con la imagen del 22/07/2010 de Patía (El Bordo), la cual presentó comportamiento similar a las demás, y catalogada como año con fenómeno de La Niña, aunque presentó la mayor invariabilidad hídrica, pero menor expansión, su contracción igualmente fue la menor; indicando la coherencia de los datos, solo que poco contrastantes, ya que de acuerdo a los valores PDSI, que estuvieron entre 1,2 y 3,5, indican una transición de época neutra a invernal según la categoría de Palmer, lo que sugiere que para obtener una mayor diferencia, es preciso la elección de imágenes, en fechas donde el valor PSDI, sea <4 o sea: “Extremadamente húmedo”, con un fenómeno de La Niña pleno.
Tabla 8. Comparación entre municipios de los resultados totales de la dinámica de agua.
Ilustración 10. Comparación en hectáreas de la dinámica hídrica de los municipios caucanos.
DESECACIÓN
Patía(El Bordo) 07/01/2003 45,7 330,2 631,0 250,1 39,6 380,8 60,4 112,7 17,9
Mercaderes 07/01/2003 0,0 261,9 411,9 155,9 37,8 256,0 62,2 111,1 27,0
EL Tambo 31/01/2010 0,0 160,0 318,6 110,9 34,8 207,8 65,2 138,0 43,3
Mercaderes 31/01/2010 1,4 87,9 205,0 54,0 26,3 151,0 73,7 52,7 25,7
Patía(El Bordo) 22/07/2010 28,5 343,2 630,9 318,4 50,5 312,5 49,5 58,2 9,2
TOTAL (Ha) 75,7 1183,2 2197,4 889,3 40,5 1308,1 59,5 472,6 21,5 ÁREA DESECACIÓN IDENTIFICADA 45,7 0,0 0,0 1,4 28,5
CONTRACCIÓN 380,8 256,0 207,8 151,0 312,5
EXPANSIÓN 80,1 106,0 49,1 33,9 24,8
HIDROGRAFÍA BASE 631,0 411,9 318,6 205,0 630,9
COMÚN 250,1 155,9 110,9 54,0 318,4
A
(H
24 espacial, disminuyendo en parte los factores atmosféricos; por tanto los resultados, estuvieron limitados a un 43% de Área efectiva a ser comparada con la Cartografía Base, y por usar una sola fecha de comparación.
Por otra parte, el predominio de la contracción hídrica, se puede explicar en gran medida, con la interpretación visual de los restantes elementos en la imagen satelital; de tal modo, se evidenciaron zonas de explotación minera a cielo abierto, en llanuras aluviales del Río Hondo (Longitud 76°45'55,045"W con latitud 2°31'0,549"N), Río Cauca (Longitud 76°46'26,133"W y latitud 2°34'59,954"N) y Río Quilacé (Longitud 76°57'55,069"W con latitud 2°13'44,158"N); tal como se muestra en las (Ilustraciones 11 y 12), se ven grandes excavaciones del terreno, ocupadas por aguas subterráneas en estas zonas naturalmente anegadas y por las precipitaciones.
Ilustración 11. Presencia de minería a cielo abierto en los Rios Hondo y Cauca del Tambo.
Ilustración 12. Comparación con otra imagen reciente y de mayor resolución, de la minería en el Rio Quilacé del Tambo.
Fuente derecha: SASGIS, (2015).
25
Como lo asevera (Heras, 2009) la minería está directamente vinculada a procesos de erosión del suelo, con la consecuente reducción de la cobertura y por tanto, de la perdida de la capacidad del entorno para su regulación hídrica; por lo cual esta actividad puede estar asociada directamente, a los fenómenos de contracción de aguas evidenciadas en el municipio.
Por otro lado, algunas zonas ubicadas al Oeste longitud 76°44'27,6"W con latitud 2°23'56,4" Norte y longitud 76°43'40,151"W con latitud 2°25'58,095"N, se presentaron fenómenos de expansión, con la aparición de nuevos cuerpos de agua, precisamente algunos ubicados en lugares donde hay establecidos arreglos agroforestales (Presencia de cultivos permanentes con barreras rompevientos), estos sistemas aun en la actualidad se conservan, junto a los cuerpos de agua, sin aparente disminución hídrica, esto se puede constatar en la (Ilustración 18), donde se comparan dos de estos sitios distintos.
Ilustración 13. Fenómeno de expansión vinculada a arreglos agroforestales en el Tambo.
Fuente abajo: Base Map - ESRI, (2015).
Esta situación como lo afirma (Beer, et al., 2003), puede deberse a la capacidad que tienen los Sistemas Agroforestales (SAF), para mantener el recurso hídrico, tanto en cantidad como en calidad, mejorando la retención de agua por parte del suelo, disminuyendo la escorrentía y evitando su erosión; logrando así la conservación de estos cuerpos de agua.
26
(Ilustración 14); además de esto, se observa un cuerpo de agua natural, pudiéndose suponer, que es empleado en parte, para abastecer el agua requerida, para dicha actividad.
Ilustración 14. Tanques piscícolas junto a cuerpos de agua de origen natural en el municipio de El Tambo.
Por otra parte, en cuanto a los valores del índice PDSI mensual de referencia para el municipio, con esta única imagen satelital dispuesta, éstos oscilaron entre -5,6 y -0,5, indicando según la clasificación de Palmer (Scian, 1997) citado por (IDEAM, 2006), que corresponde a una fecha con “Sequía extrema a Sequía incipiente”, concordando con el tipo de evento, siendo este de El Niño, y también con la predominancia de la contracción encontrada, según los datos obtenidos.
4.2.2. PATÍA (EL BORDO):
En contraste con el municipio anteriormente descrito, esta región con altitudes de 580 msnm, precipitaciones de 1856 mm/ año y temperaturas promedio de 26,4°C (IDEAM, 2005), posibilita un cielo despejado la mayor parte del año, por lo que fue el municipio con mayor Área efectiva analizada 96,1% y 95,1%; sin embargo, las fuertes temperaturas pudieron ser un factor determinante para que el municipio, respecto a los demás evaluados, presentara la mayor desecación de cuerpos de agua, siendo esta un total de 45,7 ha, y coincidiendo con la menor expansión hídrica evidenciada respecto de los demás.
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Ilustración 15. Actividades de minería en el Río Quilacé para el municipio de Patía (El Bordo) 22/07/2010.
Fuente abajo: SASGIS, (2015).
Por otra parte, en las proximidades del Río Patía, parte Sur del municipio, se presenta una importante reducción de los cuerpos de agua y desecación total de Lagunas, Madreviejas y Pantanos; junto a importantes asentamientos humanos con gran actividad agrícola, lo cual sugiere la relación directa con dicho fenómeno (Ilustración 16).
Ilustración 16. Desecación de cuerpos de agua cercanos al Río Patía en el Patía (El bordo) 07/01/2003.
En cuanto a los valores de PSDI, con la imagen satelital del 22/07/2010, estuvieron comprendidos entre 1,2 y 3,5, siendo de categoría “Ligeramente húmedo a Muy húmedo”; mientras que con la imagen de fenómeno El Niño de fecha 07/01/2003 estos valores fluctuaron de -4,7 a -2,3, indicando una categoría de Palmer tipo: “Sequía extrema a Sequía moderada”; estos resultados discutidos en parte, al inicio de este capítulo, muestran coherencia en cuanto a la imagen de fenómeno de sequía, con la fuerte contracción y desecación evidenciada.
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Sombrerillos, la disminución hídrica paulatina y progresiva, según la alta reflectancia manifestada en tonos claros y colores desaturados (Chuvieco, E., 1995) de los cuerpos de agua, comparada con la fecha de la imagen dispuesta para evaluar la dinámica hídrica del 2010, la cual indicó la desecación de 1,4 ha y la menor superficie que se mantuvo invariable, de los tres municipios; manifestando por tanto, que varios cuerpos acuíferos, han sido reemplazados por vegetación incipiente y suelo desnudo en la actualidad.
Ilustración 17. Comparación de la reducción en los cuerpos de agua en la zona entre Monteredondo, Hato Viejo y Sombrerillos en Mercaderes para el 31/01/2010 y 2013.
Fuente derecha: Google Earth, (2013).
Por otra parte, a longitud 77°8'55,499"W con latitud 1°43'45,568"N, o a longitud 77°5'28,717"W y latitud 1°46'54,54"N, se puede observar la desaparición casi que completa o parcial, de espejos de agua, y una fuerte tendencia a la contracción hídrica, mayormente en las zonas de gran actividad económica, con presencia de latifundios o próximas a redes viales (Ilustración 18).
Ilustración 18. Zona de contracción hídrica próxima a infraestructuras en Mercaderes 31/01/2010.
Los valores PSDI para el 31/01/2010, fueron de -4,9 a -0,6, siendo de categoría: “Sequía extrema a Sequía incipiente”; y para el 07/01/2003 oscilando entre -4,7 a -2,3, siendo de tipo: “Sequía extrema a Sequía moderada”, ambas fechas durante fenómeno de Sequía; lo cual es coherente con la fuerte tendencia a la contracción hídrica y desecación en el municipio.
29 4.3. RESULTADOS SOBRE SEQUÍA:
OBJETIVO:
2. Efectuar análisis sobre la amenaza por sequía a escala 1:100.000, a partir de la utilización de índices espectrales derivados del procesamiento de imágenes de sensores remotos, para la distribución espacial y severidad de las sequías en la vegetación, en los tres municipios priorizados por CORPOICA.
META:
Salidas cartográficas y base de datos geoespaciales en formato digital, sobre los resultados de la aplicación de índices espectrales, derivados del procesamiento de imágenes de sensores remotos, para la distribución espacial y severidad de las sequías en la vegetación; además del análisis, espacialización y cuantificación, del comportamiento evidenciado, para cada uno de los municipios priorizados por CORPOICA para el departamento del Cauca.
Para realizar el análisis de sequía, se utilizaron un total de siete imágenes, todas del satélite Landsat, de los años 1990, 2001, 2002, 2010 y 2014, elegidos de acuerdo al índice PSDI, semejante a lo realizado en evaluación de dinámica hídrica, según la presencia de fenómeno El Niño y de su ausencia o año normal, para realizar la comparación entre índices NDVI.
Tabla 9. Características de las imágenes satelitales empleadas para sequía de cada municipio.
La categorización del grado de anomalía por sequía, fueron establecidas seis clases, como se aprecia en la tabla de colores (Ilustración 19), la primera en blanco o Sin Dato, corresponde a las zonas con nubes, sombra o bruma densa; seguido de tonalidades que van del verde al rojo, siendo éste último color, la mayor anomalía o de grado Severo:
Ilustración 19. Tabla de colores según el porcentaje obtenido del índice DELTA NDVI.
MUNICIPIO (Comparación) IMÁGEN N° CÓDIGO LANDSAT EVENTO FECHA
Mercaderes Normal 1 LT50090591990022CPE03 5 NORMAL 22/01/1990
Tambo Opc1 Sequía 2 (Opcion 1) LE70090582001236EDC00 7 NIÑO 24/08/2001
Tambo Opc 2 Sequía 3 (Opcion 2) LE70090582001236EDC00 7 NIÑO 24/08/2001
Patía (El Bordo) Sequía 4 LE70090592001236EDC00 7 NIÑO 24/08/2001
Tambo Opc1 Normal 5 (Opcion 1) LE70090582002255EDC00 7 NORMAL 12/09/2002
Mercaderes Sequía 6 LT50090592010029CHM01 5 NIÑO 29/01/2010
Tambo Opc 2 Normal 7 (Opcion 2) LC80090582014216LGN00 8 NORMAL 04/08/2014
Patía (El Bordo) Normal 8 LC80090592014232LGN00 8 NORMAL 20/08/2014
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A continuación se muestran las fechas de las imágenes satelitales, para cada uno de los municipios, resaltando en color amarillo el evento de sequía y en azul el año normal:
Ilustración 20. Imágenes y evento de sequía presentado en cada fecha para los municipios.
El cubrimiento del municipio con la imagen satelital, la presencia de nubes, sombras y/o bruma, denominado como Área Sin Información y el Área efectiva, de todas las imágenes empleadas, para los municipios de estudio, son exhibidas a continuación (Tabla 10).
Tabla 10. Relación entre el área del municipio y la disponibilidad de información en cada imagen.
Ilustración 21. Comparación en hectáreas de la extensión del municipio, la escena y sin información.
00/01/1900 FECHA 22/01/1990 24/08/2001 24/08/2001 24/08/2001 12/09/2002 29/01/2010 04/08/2014 20/08/2014
Fe
Mercaderes Normal 1 69593,7 100,0 12166,1 17,5 57427,6 82,5
Tambo Opc1 Sequía 2 (Opcion 1) 272551,8 99,7 84206,7 30,9 188345,1 68,9
Tambo Opc 2 Sequía 3 (Opcion 2) 273242,5 100,0 84206,7 30,8 189035,8 69,2
Patía (El Bordo) Sequía 4 75323,8 100,0 84,0 0,1 75239,8 99,9
Tambo Opc1 Normal 5 (Opcion 1) 273242,5 100,0 113902,0 41,7 159340,5 58,3
Mercaderes Sequía 6 69593,7 100,0 16725,4 24,0 52868,3 76,0
Tambo Opc 2 Normal 7 (Opcion 2) 264093,8 96,7 145380,5 55,0 118713,4 43,4
Patía (El Bordo) Normal 8 75323,8 100,0 796,2 1,1 74527,6 98,9
TOTAL (Ha) 8 1372965,8 99,3 457467,7 33,3 915498,1 66,2 MUNICIPIO (Comparación) IMÁGEN N° MUNICIPIO (En Escena) SIN INFORMACIÓN EFECTIVA
ÁREA MUNICIPIO (Ha) 69593,7 273242,5 273242,5 75323,8 273242,5 69593,7 273242,5 75323,8 MUNICIPIO (En Escena) 69593,7 272551,8 273242,5 75323,8 273242,5 69593,7 264093,8 75323,8 SIN INFORMACIÓN (Por nubes, sombras y
bruma) 12166,1 84206,7 84206,7 84,0 113902,0 16725,4 145380,5 796,2
A
(H
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4.3.1. EL TAMBO:
Se dispuso para el municipio, de dos opciones a contrastar: una única imagen de época seca (año 2001), comparada con dos distintas fechas de época normal (años 2002 y 2014); esto debido a la dificultad para obtener imágenes despejadas de nubes, sombras y/o bruma densa, especialmente para las épocas normales, cuya porción de área sin información por este aspecto fue de 41,7% y 55% respectivamente, y para la época seca de 30,8%; además, por la falta de cubrimiento total de la escena para el municipio, donde con la Opción 2 de la época normal fue de 96,7% y con la Opción 1 del 100%, pero para sequía fue de 99,7%; de modo que el Área efectiva para sequía fue apenas de 68,9%, y para las normales de 58,3% y 43,4%. (Tabla 10). A continuación se presentan los datos obtenidos en hectáreas y porcentaje, del grado de severidad de sequía, con la aplicación de los índices espectrales (Tabla 11).
Tabla 11. Resultados del grado de sequía para las dos opciones de El Tambo.
Ilustración 22. Anomalía por sequía para El Tambo Opción 1.
Ilustración 23. Anomalía por sequía para El Tambo Opción 2.
Se evidenció, la predominancia de la sequía de grado Estable 37,4% para la opción 1, mientras que con la opción 2 fue de tipo Severa con 21,9%, muy cercana a Estable con 20,5%; los menores porcentajes fueron respectivamente de Leve (3,1%) y Muy Leve (2,2%); se presentan en (Mapas 6 y 7), las salidas cartográficas, obtenidas para el municipio de El Tambo.
Sin Dato Estable Muy Leve Leve Moderada Severa
Ha 121500,2 102225,7 9074,5 8381,2 12751,6 19309,3
% 44,5 37,4 3,3 3,1 4,7 7,1
Ha 130548,7 56034,5 5926,3 6549,5 14317,2 59866,4
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4.3.2. PATÍA (EL BORDO):
Fue el municipio con la mayor Área efectiva disponible, siendo ésta de 99,9% para la imagen de fenómeno El Niño (año 2001) y 98,9 para la época normal (año 2014), el cubrimiento por parte de la escena en ambos casos fue del 100%, y debido a efectos atmosféricos fue de 0,1% y 1,1% respectivamente.
Los resultados generados de la aplicación de los índices para evaluar el porcentaje de sequía, del municipio se presentan en la (Tabla 13), las categorías son expuestas tanto en hectáreas, como en porcentaje respecto a la extensión total del municipio.
Tabla 12. Resultados del grado de sequía para Patía (El Bordo).
Ilustración 24. Anomalía por sequía para Patía (El Bordo).
Es evidente, la predominancia del grado de anomalía Severa para el municipio siendo cercana a la mitad, con un 45,8%, seguido por la anomalía tipo Moderada siendo de 19,4% y muy cerca de la de grado Estable con 16,4%; por otra parte, la imposibilidad de obtención de información fue apenas del 0,2%, de acuerdo a la aplicación del índice espectral.
A continuación se muestra la salida cartográfica, para el municipio de Patía (El Bordo), sobre la categorización realizada para evaluar el grado de sequía, con la cual se obtuvieron los datos cuantitativos anteriormente revelados (Mapa 8).
Sin Dato Estable Muy Leve Leve Moderada Severa
Ha 150,7 12316,1 7006,5 6729,6 14603,8 34517,1
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4.3.3. MERCADERES:
Se obtuvo el cubrimiento total del municipio con las escenas de las imágenes satelitales empleadas, tanto para sequía como para la época normal, la primera de ellas correspondiente al año 1990 y la otra, sin fenómeno de El Niño, del año 2010; en cuanto a la presencia de nubes, sombras y/o bruma densa, para la época seca fue de 24% y para la promedio fue del 17,5%; a su vez el Área efectiva, respectivamente a disposición, comprendió un 76% y 82,5% (Tabla 10). Los datos cuantitativos, generados del procesamiento de las imágenes de satélite descritas, se presentan por área y porción según el grado de sequía obtenido (Tabla 14).
Tabla 13. Resultados del grado de sequía para Mercaderes.
Ilustración 25. Anomalía por sequía para Mercaderes.
El índice espectral, indica una estabilidad del 46,2% para la totalidad del municipio analizado de acuerdo a los años comparados, la ausencia de información fue de 23,4% y la anomalía de grado Severo fue de 16,9% y el menor porcentaje fue de grado Muy Leve con 3,8%.
En seguida se presenta la salida cartográfica, obtenida en relación al porcentaje de anomalía por sequía, conseguida para el municipio de Mercaderes. (Mapa 9).
Sin Dato Estable Muy Leve Leve Moderada Severa
Ha 16265,2 32165,9 2672,0 2912,4 3835,2 11743,0
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4.4. ANALISIS DE RESULTADOS SOBRE SEQUÍA:
Se discuten a continuación los datos obtenidos de la clasificación DELTA NDVI, o la comparación realizada entre los valores de NDVI de fecha en sequía, con los de NDVI en fecha normal, para evaluar el grado de anomalía de sequía, de cada municipio de estudio, del departamento del Cauca.
Los mayores porcentajes de anomalía de grado Severo, se presentaron para el municipio de Patía (El Bordo) y para El Tambo con la segunda opción, siendo de 45,8% y 21,9% respectivamente (Tabla 14); es decir, mayor al 25%, (de acuerdo a la clasificación establecida), de porcentaje de pérdida en la capacidad fotosintética de la vegetación (Meneses, 2012; Gilabert, J. et al. 1997), ya que el NDVI = (IRC-R)/(IRC+R), [-1,0 y 1,0], es negativo cuando menor es la presencia de la cobertura vegetal, al no absorber el meristemo el espectro del Rojo (0,6-0,7 µm), para procesos fotosintéticos, por tanto, los ND del Rojo serían mayores; mientras que de lo contrario se absorberían, siendo mayor los ND del Infrarojo cercano (0,7-1,3 µm) (Meneses L., 2012).
Tabla 14. Comparación entre las anomalías por sequía para los municipios del Cauca.
Ilustración 26. Comparación entre municipios de los resultados totales de la dinámica de agua.
*Año Normal.
Sin Dato Estable Muy Leve Leve Moderada Severa
Ha 121500,2 102225,7 9074,5 8381,2 12751,6 19309,3
% 44,5 37,4 3,3 3,1 4,7 7,1
Ha 130548,7 56034,5 5926,3 6549,5 14317,2 59866,4
% 47,8 20,5 2,2 2,4 5,2 21,9
Ha 150,7 12316,1 7006,5 6729,6 14603,8 34517,1
% 0,2 16,4 9,3 8,9 19,4 45,8
Ha 16265,2 32165,9 2672,0 2912,4 3835,2 11743,0
% 23,4 46,2 3,8 4,2 5,5 16,9
Sin Dato 44,5 47,8 0,2 23,4
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4.4.1. EL TAMBO:
Se pudo constatar que el municipio presentó anomalía Severa de sequía, en las periférias de una de sus zonas de importancia ecológica: el Parque Nacional Natural Munchique (Cuya extensión total es de 51.485,1 ha), pudiéndose observar en mayor proporción, mediante la comparación realizada entre los índices NDVI de la Opción 2 (años 2001-2002*), del municipio, mostrada en la (Ilustración 27) en color rojo, indicando la pérdida o degradación de la cobertura vegetal en este sitio; esto podría ser efecto, en los últimos años, de incursiones antrópicas; pues como lo menciona (PBOT, 2001), en las inmediaciones de esta zona protegida, se presentan obras civiles ilegales, además de haber en su interior, cultivos ilícitos y minería a cielo abierto para la explotación de oro.
Ilustración 27. Área de importancia ecológica en el Tambo afectada de anomalía de sequía Severa.
Fuente: IAVH (2014); OSM (2015).
Sin embargo, la mayor severidad por sequía, se encuentra en la parte Sureste del municipio (Ilustración 28), principalmente en las partes de menor cota altitudinal, y donde se ubica la mayor proporción de la población, siendo por tal motivo, una zona más intervenida; por otra parte, es de grado Estable, mostrada en color verde en las ilustraciones, para las partes de mayor altitud sobre el nivel del mar, donde la presencia humana es menor y en la cual se conserva en mayor medida la vegetación boscosa.
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1:184.000
